Développement d'anticorps inhibant l'activité des canaux SKCa comme nouvelle stratégie thérapeutique dans le cancer

Development of antibodies inhibiting SKCa channel activity as a new therapeutic strategy in cancer

• Auteur / Autrice : Aude Lemettre
• Direction : Marie Potier-cartereau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Niche, Nutrition, Cancer Oxydatif

Mots clés

Mots clés libres

Anticorps

Canaux ioniques

Cancer

SKCa

Antibodies

Ion channels

Cancer

SKCa

Résumé

Les canaux ioniques sont impliqués dans l'acquisition des principales caractéristiques des cellules cancéreuses telles que : la reprogrammation métabolique, le potentiel prolifératif, la résistance à l'apoptose, l'angiogenèse, la migration et l'invasivité. Dans ce contexte, une expression anormale de divers canaux ioniques a été montrée dans plusieurs cellules tumorales (Prevarskaya et al., 2018) où leurs fonctions sont modifiées pour favoriser la prolifération cellulaire, la résistance à l'apoptose, l'angiogenèse, l'invasion et la formation de métastases (Klumpp et al., 2016). Ces canaux ioniques apparaissent comme des acteurs clés dans le dialogue entre les cellules cancéreuses et les cellules du microenvironnement tumoral, contribuant au développement des tumeurs (Huber, Cell Calcium. 2013). Parmi la famille des canaux K+, ceux activés par le Ca2+ (KCa) comprennent de nombreux membres, divisés en trois sous-familles : grande conductance (BKCa), conductance intermédiaire (IKCa) et petite conductance (SKCa). Trois séquences complètes pour les canaux SKCa ont ainsi été identifiées, codant respectivement pour SK1, SK2 et SK3. Le transcrit KCNN1 codant pour SK1 est exprimé de manière plus importante dans les ostéosarcomes par rapport aux tissus sains et ce canal contrôlerait la prolifération cellulaire (Dupuy et al., en révision). Le canal SK2, quant à lui, est retrouvé exprimé dans les cellules de mélanome où son expression est favorisée par l'hypoxie (Tajima et al., 2006) et dans les cellules leucémiques (Jager et al., 2000). Ce canal joue un rôle crucial dans le contrôle de la prolifération cellulaire. Plus récemment, l'inhibition, in vitro de l'activité de SK2 exprimé dans des cellules tumorales pancréatiques permet de les protéger de l'influence pro-invasive des CAFs (Rapetti-Mauss et al., 2022). Depuis peu, nous avons pu démontrer que SK2 favorisait la migration et la résistance à la chimiothérapie de cellules cancéreuses ovariennes (Romito et al., 2024). Quant aux canaux SK3, ils sont exprimés dans plusieurs cellules cancéreuses telles que le cancer du sein (Potier et al., 2006), le mélanome (Chantôme et al., 2009), et le cancer du côlon (Guéguinou et al., 2016) où ils contrôlent la migration cellulaire et le développement de métastases (Chantome et al., 2006). A ce jour, les canaux ioniques sont ciblés principalement par de petites molécules peptidiques issues de toxines mais aucune ne s'est révélée réellement spécifiques de chacune des isoformes pour une utilisation thérapeutique (Capatina et al., 2022). Les anticorps représentent une opportunité thérapeutique importante et sont des options de traitement efficaces pour des maladies telles que le cancer, les maladies inflammatoires et les troubles auto-immuns. Cependant, aucun anticorps canal bloquant n'est disponible sur le marché. Ce projet vise à développer, par phage display, et caractériser des anticorps à domaine unique permettant de cibler des épitopes dans des domaines cryptiques contre les différentes isoformes de SKCa. A ce jour, le développement de 4 anticorps a été effectué contre le canal SK3. Les effets bloquant de ces anticorps vont être étudiés par patch-clamp, fluorimétrie (Fura 2-AM), ou encore mesure du potentiel de membrane (FLIPR®). Ces anticorps pourront aussi être caractérisés comme outils de détection de nos canaux, par des utilisations en western-blot, cytométrie en flux, immunofluorescence.

Ion channels are involved in the acquisition of key characteristics of cancer cells such as: metabolic reprogramming, proliferative potential, resistance to apoptosis, angiogenesis, migration and invasiveness. In this context, abnormal expression of various ion channels has been shown in several tumor cells (Prevarskaya et al., 2018) where their functions are altered to promote cell proliferation, apoptosis resistance, angiogenesis, invasion and metastasis (Klumpp et al., 2016). These ion channels appear to be key players in the dialogue between cancer cells and the tumor microenvironment cells, contributing to tumor development (Huber, Cell Calcium. 2013). Among the family of K+ channels, those activated by Ca2+ (KCa) include numerous members, divided into three subfamilies: large conductance (BKCa), intermediate conductance (IKCa) and small conductance (SKCa). Three complete sequences for SKCa channels have been identified, encoding SK1, SK2 and SK3 respectively. The KCNN1 transcript encoding SK1 is expressed more prominently in osteosarcoma than in healthy tissue, and this channel is thought to control cell proliferation (Dupuy et al., under review). The SK2 channel, meanwhile, is found expressed in melanoma cells, where its expression is enhanced by hypoxia (Tajima et al., 2006), and in leukemia cells (Jager et al., 2000). This channel plays a crucial role in controlling cell proliferation. More recently, in vitro inhibition of SK2 activity in pancreatic tumour cells protects them from the pro-invasive influence of CAFs (Rapetti-Mauss et al., 2022). Recently, we were able to demonstrate that SK2 promotes migration and chemotherapy resistance in ovarian cancer cells (Romito et al., 2024). As for SK3 channels, they are expressed in several cancer cells such as breast cancer (Potier et al., 2006), melanoma (Chantôme et al., 2009), and colon cancer (Guéguinou et al., 2016) where they control cell migration and the development of metastases (Chantome et al., 2006). Nowadays, ion channels are targeted mainly by small peptide molecules derived from toxins, but none have been shown to be truly isoform-specific for therapeutic use (Capatina et al., 2022). Antibodies represent a major therapeutic opportunity and are effective treatment options for diseases such as cancer, inflammatory diseases and autoimmune disorders. However, no channel-blocking antibodies are commercially available. This project aims to develop, by phage display, and characterize single-domaine antibodies to target epitopes in cryptic domains against the various SKCa isoforms. To date, 4 antibodies have been developed against the SK3 channel. The blocking effects of these antibodies will be studied by patch-clamp, fluorimetry (Fura 2-AM), or membrane potential measurement (FLIPR®). These antibodies can also be characterized as detection tools for our channels, using western-blot, flow cytometry and immunofluorescence.